第三章部分题解 3-5 图 3-37 所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通 过齿轮 1 带动凸轮 2 旋转后,经过摆杆 3 带动导杆 4 来实现冲头 上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。若 有,应如何修改?
解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a),其自由度为: F
=3n-2P -P =3 ́3-2 ́4-1=0
3-6 54 其中:滚子为局部自由度 计算可知:自由度为零,故该方案无法实现所要求的运动,即结
习题 3-5 图 图 3-37 解决方法:1增加一个构件和一个低副,如习题 3-5 解图(b)所示。其自由度为:
构组成原理上有错误。 F =3n-2P -P =3 ́4-2 ́5-1=1 54
2将一个低副改为高副,如习题 3-5 解图(c)所示。其自由度为: F
=3n-2P -P =3 ́3-2 ́3-2=1
54 习题 3-5 解图(a) 画出图 3-38 所示机构的运动简图(运动尺寸由图上量取),并计算其自由度。
(a)机构模型 (d) 机构模型 图 3-38 习题 3-6 图 习题 3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题 3-6(a)解图(a)或习题 3-6(a)解图(b)的两种形式。 计算该机构自由度为: F =3n-2P -P =3 ́3-2 ́4-0=1 54
习题 3-6(a)解图(a) 习题 3-6(a)解图(b) 习题 3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题 3-6(d)解图(a)、习题 3-6(d)解图(b)、习题 3-6(d)解图(c)
习题 3-5 解图(b) 习题 3-5 解图(c)
解(a) 解(d) 等多种形式。 -1- 3-7 解(a) 解(b) 解(c) 54 计算该机构自由度为:
F =3n-2P -P =3 ́3-2 ́4-0=1 54
习题 3-6(d)解图(a) 计算图 3-39 所示机构的自由度,并说明各机构应有的原动件数目。
F=3n-2P-P=3 ́7-2 ́10-0=1 54
A、B、C、D 为复合铰链 原动件数目应为 1 说明:该机构为精确直线机构。当满足 BE=BC=CD=DE,AB=AD,
AF=CF 条件时,E 点轨迹是精确直线,其轨迹垂直于机架 连心线 AF F=3n-2P-P=3 ́5-2 ́7-0=1
习题 3-6(d)解图(b) 习题 3-6(d)解图(c)
解(d) 解(e) B 为复合铰链,移动副 E、F 中有一个是虚约束 原动件数目应为 1 说明:该机构为飞剪机构,即在物体的运动过程中将其剪切。剪
切时剪刀的水平运动速度与被剪物体的水平运动速度相 等,以防止较厚的被剪物体的压缩或拉伸。 方法一:将△FHI 看作一个构件
F =3n-2P -P =3 ́10-2 ́14-0=2 54
B、C 为复合铰链
原动件数目应为 2 方法二:将 FI、FH、HI 看作为三个独立的构件
F =3n-2P -P =3 ́12-2 ́17-0=2 54
B、C、F、H、I 为复合铰链 原动件数目应为 2 说明:该机构为剪板机机构,两个剪刀刀口安装在两个滑块上,主
动件分别为构件 AB 和 DE。剪切时仅有一个主动件运动,用 于控制两滑块的剪切运动。而另一个主动件则用于控制剪刀 的开口度,以适应不同厚度的物体。
F =(3-1)n-(2-1)P =(3-1) ́3-(2-1) ́5=1 5
原动件数目应为 1 说明:该机构为全移动副机构(楔块机构),其
公共约束数为 1,即所有构件均受到不 能绕垂直于图面轴线转动的约束。 F=3n-2P-P=3 ́3-2 ́3-0=3 54
原动件数目应为 3 说明:该机构为机械手机构,机械手头部装有弹簧夹手,以便夹取物体。三个构件分别由三个独立
的电动机驱动,以满足弹簧夹手的位姿要求。弹簧夹手与构件 3 在机构运动时无相对运动, 故应为同一构件。 -2- 3-10 找出图 3-42 所示机构在图示位置时的所有瞬心。若已知构件 1 的角速度 w 1 ,试求图中机构所示位置 时构件 3 的速度或角速度(用表达式表示)。
解(a) 解(c) v3 =vP13 =w1lP13P14(←)
∵ vP13 = w1lP13P14 = w3lP13P34 (↑) ∴ w3 = lP13P14 w1 () P13P34
解(b) v3 =vP13 =w1lP13P14(↓) 解(d) v3 = vP13 = w1lP13P14 (↑) -3- 第六章部分题解参考 6-9 试根据图 6-52 中注明的尺寸判断
各铰链四杆机构的类型。
图 6-52 习题 6-9 图 解 (a) ∵ l
max +lmin =110+40=150=90+70=160
6-10 最短杆为机架 ∴ 该机构为双曲柄机构 (b) ∵ l
max +lmin =120+45=165=100+70=170
最短杆邻边为机架 ∴ 该机构为曲柄摇杆机构 (c) ∵ l
max +lmin =100+50=150>Sl其余
=70+60=130
∴ 该机构为双摇杆机构 (d) ∵ l
max +lmin =100+50=150=90+70=160
最短杆对边为机架 ∴ 该机构为双摇杆机构 在图6-53所示的四杆机构中,若a =17,c =8,d = 21。则b在什么范围内 时机构有曲柄存在?它是哪个构件?
解 分析:(1)根据曲柄存在条件2,若存在曲柄,则 b 不能小于 c;若 b=c,则不 满足曲柄存在条件1。所以 b 一定大于 c。
(2)若 b>c,则四杆中 c 为最短杆,若有曲柄,则一定是 CD 杆。 b>d: lmax +lmin =b+c≤Sl其余 =a+d
∴ b≤a+d-c=17+21-8=30 bl
max +lmin =d+c≤Sl其余=a+b
∴ b≥d+c-a=21+8-17=12 结论:12≤b≤30 时机构有曲柄存在,CD 杆为曲柄
设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。AD 在铅垂线上,要求踏板 CD 在水平位置上下各摆动 10°,且lCD =500mm,lAD =1000mm。试用
图解法求曲柄 AB 和连杆 BC 的长度。 作图步骤:1按 m
l = 0.01
m/mm 比例,作出 A、D、C、C1 和 C2 点。
2连接 AC1、AC2,以 A 为圆心 AC1 为半径作圆交 AC2 于 E点。 3作EC2的垂直平分线n-n交EC2于F点,则FC2的长 度为曲柄 AB 的长度。
4作出机构运动简图 ABCD 及 B1、B2 点。 5测量必要的长度尺寸,得到设计结果。 注:以上作图步骤可以不写出,但图中必须保留所有的作图线条。 lAB =ml AB=0.01 ́8=0.08 m=80 mm(计算值:77.85 mm) lBC = ml BC = 0.01 ́112 = 1.12 m = 1120 mm (计算值:1115.32 mm)
图 6-53 习题 6-10 图 6-13 解
-1- 图 6-56 习题 6-13 图
习题 6-13 解图 6-14 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度 l = 100 mm ,摆角y = 450 ,行程速比系数 K = 1.25 。试根据 g ≥ 40o 的条件确定其余三杆的尺寸。 解 q =180°
K -1 =180° ́1.25-1 =
20°
K +1 1.25+1 4 min
lAB = ml AB = 0.002 ́14.5 = 0.029 m = 29 mm (计算值:29 mm) lBC = ml BC = 0.002 73.5 = 0.147 m = 147 mm (计算值:146.68 mm) g min = 33°
(计算
值:32.42°)
-2- 不满足g
min ≥40o 传力条件,重新设计 lAB = ml AB = 0.002 ́17 = 0.034m = 34 mm (计算值:33.81 mm) lBC = ml BC = 0.002 54.5 = 0.109 m = 109 mm (计算值:108.63 mm) g min = 40°
(计算
值:40.16°)
满足g ≥40o传力条件 min
设计一导杆机构。已知机架长度 l
1 = 100 mm ,行程速比系数 K = 1.4
,
试用图解法求曲柄的长度。 K +1 1.4+1
6-15 解 q=180°
K-1=180° ́1.4-1=30°